[发明专利]一种提高高速公路施工区通行效率的控制方法

摘要

本发明公开了一种提高高速公路瓶颈路段通行效率的控制方法，在实时获取高速公路瓶颈路段及其上游交通流运行数据的基础上，计算瓶颈路段上游的可变限速值，在瓶颈路段上游形成人为控制区，在瓶颈路段发生排队时降低进入瓶颈路段的交通流量，从而预防瓶颈路段出现的通行能力瞬间下降现象。本发明提出的协调控制方法缓解了高速公路施工区旁的瓶颈路段的拥堵排队现象，提前减速也提高了车辆在瓶颈路段行驶的安全性。

主权项

1.一种提高高速公路施工区通行效率的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：第一步：设置交通流检测器、施工区警告柱（4）和路侧可变信息牌(1)，具体设置方法为：在施工区（5）开始处设置一组施工区警告柱（4）；在施工区警告柱（4）处设置一组1#交通流检测器（3-1）；在施工区（5）上游设置两组交通流检测器，处于下游的一组交通流检测器为2#交通流检测器（3-2），处于上游的一组交通流检测器为3#交通流检测器（3-3），2#交通流检测器（3-2）和3#交通流检测器（3-3）之间的高速公路设定为高速公路可变限速控制区（2）；上述各组交通流检测器每30s检测一次数据，并将数据传递给控制中心；在3#交通流检测器（3-3）上游设置路侧可变信息牌（1），路侧可变信息牌（1）连接至控制中心，所述路侧可变信息牌（1）与3#交通流检测器（3-3）之间的距离L_b的计算公式如下：Lb=(vu/3.6)2-(vp/3.6)22a]]>其中，v_u—高速公路可变限速控制区（2）上游路段的实测自由流车流速度的85%分位值，单位为：km/h；v_p—瓶颈路段（6）的最低限速值，单位为：km/h；a—车辆减速时的加速度经验值，单位为：m/s²；第二步：判断瓶颈路段（6）道路通行能力是否突然下降，具体判断方法为：依据瓶颈路段（6）以往的历史交通流数据，确定瓶颈路段（6）道路通行能力下降时对应的占有率阈值1#交通流检测器（3-1）检测到瓶颈路段（6）当前占有率为o_b(k)；若满足判定瓶颈路段（6）道路通行能力下降，转入第三步；若满足判定瓶颈路段（6）道路通行能力正常，转入第四步；第三步：控制高速公路可变限速区（2）：a、采用下列公式计算高速公路可变限速值：vlimit(k)=vlimit(k-1)+KI[q^(k)-q(k)]]]>其中，v_limit(k)—当前周期高速公路可变限速值，单位为：km/h；v_limit(k-1)—上一周期高速公路可变限速值，单位为：km/h；K_I—控制算法的积分增益，取值范围3-8；q(k)—2#交通流检测器（3-2）检测到当前周期高速公路可变限速控制区（2）的驶出交通量，单位为：辆/小时；(k)—高速公路可变限速控制区（2）的目标交通量，单位为：辆/小时，其中，q_b(k)为1#交通流检测器（3-1）检测到瓶颈路段（6）当前交通量，单位：辆/小时，α为控制系数，满足0<α<1；将计算所得高速公路可变限速值通过路侧可变信息牌（1）实时发布；b、进行完步骤a后返回步骤二判断下一周期瓶颈路段（6）道路通行能力是否突然下降；第四步：对当前高速公路可变限速控制区（2）进行控制，具体控制方法为：依据当前高速公路可变限速控制区（2）以往的历史交通流数据，确定快速道路可变限速控制区（2）的临界占有率阈值o_C；3#交通流检测器（3-3）检测到的当前周期快速道路可变限速控制区（2）的占有率o_vsl(k)；若满足o_vsl(k)>o_C，判定当前高速公路可变限速控制区（2）车辆饱和，转入第五步；若满足o_vsl(k)≤o_C，判定当前高速公路可变限速控制区（2）车辆未饱和，转入第六步；第五步：采用下列公式计算高速道路可变限速值：vlimit(k)=vlimit(k-1)+KII[β·o^b-ob(k)]]]>其中，v_limit(k)—当前周期高速公路可变限速值，单位为：km/h；v_limit(k-1)—上一周期高速公路可变限速值，单位为：km/h；K_II—控制算法的积分增益，取值范围1-3；β—控制系数，取值范围0.5-2；o_b(k)—当前周期施工区占有率；—瓶颈路段（6）道路通行能力下降时对应的占有率阈值；将计算所得高速公路可变限速值通过路侧可变信息牌（1）实时发布；返回第四步判断下一周期高速道路可变限速控制区（2）车辆是否饱和；第六步：采用下列公式计算快速道路可变限速值：v_limit(k)=v_free其中，v_free—高速公路自由流速度，单位为：km/h；将计算所得快速道路可变限速值通过路侧可变限速牌（1）实时发布；返回第二步判断下一周期瓶颈路段（6）的道路通行能力是否突然下降。